Analyse de l influence des hypothèses de modélisation sur la consommation d un bâtiment

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1 S si Analyse de l influence des hypothèses de modélisation sur la consommation d un bâtiment TP 2 heures Noms : Prénoms : Classe : Date : Note : /20 Problématique Le propriétaire a relevé mensuellement les indices du compteur électrique et du compteur de gaz ; Notre objectif est de caractériser l écart entre la consommation énergétique mesurée et la consommation énergétique simulée. Critères d évaluation et barème Autonomie et quantité de travail /3 Maîtrise orale du sujet /2 Q1 : paramétrage de la simulation /3 Q2 : utilisation du logiciel ARCHIMIST /3 Q3 : calcul de la consommation annuelle /2 Q4, Q5 et Q6 : analyse des résultats /3 Q7 : conclusion /2 Matériel nécessaire Poste informatique avec le logiciel «Archimist» Analyse des écarts. Page 1/5

2 1. Paramétrage de la simulation - Lire le scénario de vie de la maison étudiée sur le document ressource L outil de simulation mis à votre disposition prend en compte les caractéristiques physiques des matériaux, notamment l inertie et le déphasage thermique, l orientation des parois. A partir des données météorologiques, d un scénario d occupation et d utilisation du bâtiment précis, il est possible d obtenir les besoins en chauffage, en Eau Chaude Sanitaire et en ventilation. Cette analyse valide certains choix d isolation, de menuiseries, d occultation, d équipements de chauffage, de ventilation, etc... Q1 : Ouvrir la feuille de calcul «simulation lycée». Le mot de passe est : «bee». Compléter le scénario de vie de la maison sur la feuille de calcul «Hypothèses». Voir le document ressource 1 : «les formules dans un tableur». Dans la cellule D17, écrire la formule qui calcule la résistance thermique en fonction de l épaisseur du matériau Homatherm HD, en fonction de sa conductivité thermique et de son pourcentage dans la composition du mur extérieur. Voir le document ressource 2 : «Copier une formule dans un tableur.» Copier la formule dans les cellules D17 à D21. La feuille «résultat» affiche la consommation totale en kwhep/m 2 ;an. Reporter cette valeur ci-dessous et fermer la feuille de calcul. Valeurs de la consommation en KWhep/m².an Simulation Mesures Feuille de calcul Archimist 2. Mise en œuvre de la simulation en utilisant le logiciel «ARCHIMIST» Page 2/5

3 KWh CI.2 Influence des hypothèses de modélisation TP 2 heures Archimist permet de dessiner le plan d'une habitation, de décrire la composition des murs, des sols, et des plafonds, ainsi que celle de l'installation de chauffage. A partir de ces éléments, le logiciel calcule immédiatement les déperditions du bâtiment et estime la consommation énergétique annuelle ainsi que le coût correspondant. L'utilisateur peut alors décrire différents scénarios d'amélioration et les comparer. Ouvrir le projet Martin10. Le plan de la maison est dessiné mais la composition des murs, des sols, des plafonds, ainsi que celle de l'installation de chauffage ne correspondent pas à la réalité. Vous allez les modifier pour pouvoir afficher la consommation énergétique en KMh/m².an. A l aide du document ressource 1 : Modifier la composition des murs extérieurs sans tenir compte des murs du garage. (Placoplatre BA13, panneau de fibre de bois de 18 cm, Homatherm HD est équivalent à de la laine de bois de 4 cm). Modifier les menuiseries fenêtres et portes, Modifier la structure du plancher bas (béton plein de 5 cm, le Knauf THANE 24 est du polyuréthane d épaisseur 8cm, du béton plein de 20cm), Modifier le plafond (laine de bois de 30cm, Placoplatre BA13), Modifier la chaudière (Chaudière condensation au gaz naturel). Q2 : Reporter le résultat affiché de la consommation en KWh/m².an sur le tableau de la page précédente. Calculer l écart entre les deux valeurs ; 3. Obtention de la consommation énergétique de la maison à partir de mesures Le propriétaire a relevé mensuellement les indices du compteur électrique et du compteur de gaz. A partir de ces relevés, le propriétaire a mesuré mensuellement l énergie consommée en électricité, en gaz, en apport solaire. Consommation de (gaz +électricité) en Colonne C Colonne B Mois Colonne C : consommation de gaz, Colonne B :consommation d électricité. Page 3/5

4 Calcul des consommations annuelles. Ouvrir la feuille de calculs «Cep par mesures» avec Open Office. La feuille de calculs «Consommations mensuelles» présentent les consommations électriques et en gaz pour les années 2010 et L apport solaire brute est présentée colonne D. Voir Document ressource 2 : Les formules dans un tableur Q3 : Calculer la consommation totale en gaz et en électricité pour l année 2011 en utilisant les formules. Calculer l apport en énergie solaire de l année Analyse des résultats La RT2012 exigence une consommation d'énergie primaire de 50 kwhep/m².an en moyenne (avec une variation de 40 à 60 selon la zone géographique) en prenant en compte cinq usages : - le chauffage qui est dans cette maison une chaudière gaz condensation, - la production d'eau chaude sanitaire obtenue par un ballon solaire, - le refroidissement (pas de climatisation ici), - l éclairage, - les auxiliaires (ventilateurs, pompes). L énergie mesurée en apport solaire n est pas complètement utilisée par les usagés. En été comme il y a plus de soleil et qu'il est plus ardent, l eau chauffée dépasse les besoins. En cas de non occupation de la maison, l apport solaire est perdu. Q4 : Si l on estime à 60% le rendement du chauffe-eau solaire en été, et à 80% en hiver, calculez la nouvelle consommation énergétique du bâtiment pour l année 2011 (D octobre à mars nous sommes en hiver). Par rapport aux exigences de la RT2012, l électroménager est l usage supplémentaire pris en compte. Ainsi la table de cuisson à induction, le four électrique, la télévision, les ordinateurs ont leurs consommations électriques mesurées par le compteur électrique. Q5 : Sachant qu au moi de juillet 2010, la maison a été inoccupée, pouvez-vous estimer la consommation des auxiliaires (VMC, pompe ) sur une année. Q6 : Calculez alors la nouvelle consommation énergique de la maison sur l année 2011 en prenant en compte le rendement du chauffe-eau solaire. (Attention l éclairage ne rentre plus en compte dans ce calcul!) Reporter le résultat affiché de la consommation en KWh/m².an sur le tableau de la page 2. Page 4/5

5 5. Conclusion Q7 : Rédiger une synthèse permettant : - de caractériser les écarts entre les valeurs affichées avec les logiciels de simulation et la valeur mesurée du Cep, - d expliquer les raisons de ces écarts. Page 5/5